Der Himmel ist voller Funkfrequenzstörungen (RFI) .
“Die Astronomie steht vor einer existenziellen Krise”, sagte Jonathan Pober von der Brown University, Rhode Island, USA, in einer Erklärung.
Satelliten zum Beispiel drängen den Himmel. Das Büro der Vereinten Nationen für Outer Space Affairs zählte ab Juni 2023 11.330 Satelliten im Erdumlaufbahn, und seitdem wurden viele weitere ins Leben gerufen. Die meisten dieser Satelliten sind so konzipiert, dass sie verschiedene Kommunikation über Funkwellenlängen weiterleiten. Dies hat der Astronomie -Community ein Problem vorgestellt.
“Es gibt wachsende Bedenken-und sogar einige Berichte-, dass Astronomen aufgrund von Einmischung durch Satellitenkonstellationen möglicherweise bald keine hochwertigen Radiobeobachtungen durchführen können”, sagte Pober.
Das Problem ist besonders relevant für Teleskope wie das Murchison Widdle-Field Array (MWA) in Westaustralien, auf dem Pober die US-amerikanische Wissenschaftsleiterin ist. Die MWA besteht aus 4.096 Antennen, mit denen niederfrequente Funkwellen zwischen 70 und 300 MHz erfasst werden sollen, die Informationen aus der Epoche des Universums der Reionisierung übertragen, als sich die ersten Sterne und Galaxien bildeten. Weil die MWA jedoch den gesamten Himmel auf einmal beobachtet, “gibt es keine Möglichkeit, unsere Teleskope von Satelliten wegzeigen”, sagte Pober.
Aufgrund der Zufälligkeit von RFI und der Schwierigkeit, solche Signale wieder auf ihre Quellen zu verfolgen, hat sich herausgestellt, dass die Interferenz so gefiltert werden kann, eine von der Nähe zu uneigbare Aufgabe zu sein. In der Regel werden Datensätze, die mit RFI kontaminiert sind, einfach weggeworfen – aber das führt dazu, dass viele Daten verloren gehen.
Der Fall eines streunenden Fernsehsignals hat jedoch die Hoffnung der Astronomen gegeben, dass es möglicherweise eine Möglichkeit gibt, einige dieser Daten zu speichern.
Die MWA befindet sich in einer 186 Meilen langen Rundzone mit 300 Kilometer breitem Radio, doch das Teleskop hat konsequent Fernsehsendungen aufgenommen, die nicht in der ruhigen Zone übertragen werden sollten. Der Ursprung dieser Sendungen war ein Rätsel gewesen. “Dann hat es uns getroffen”, sagte Pober. “Wir sagten: ‘Ich wette, das Signal reflektiert ein Flugzeug.'”
Zusammenarbeit mit Ph.D. Student Jade Ducharme, ebenfalls von der Brown University, machte sich daran, die Flugzeughypothese zu beweisen. Dazu kombinierten sie zwei Techniken, um den Ursprung des RFI zu verfolgen-mit “Nahfeldkorrekturen”, bei denen das Radio-Teleskop auf nahe gelegene Interferenz-produzierende Objekte fokussiert und das Teleskop im Wesentlichen ermöglicht, seinen Fokus zu schärfen, auf die sich konzentriert ein gewünschtes Objekt.
Durch eine Kombination dieser beiden Techniken konnten Pober und Ducharme ein Fernsehsignal in ein Flugzeug zurückverfolgen, das mit 38.400 Fuß (11,7 Kilometer) in Höhe und einer Geschwindigkeit von 492 Meilen pro Stunde (792 Kilometer pro Stunde) fuhr. Sie stellten sogar fest, dass sich das Fernsehsignal auf der Frequenzband befand, die vom australischen digitalen TV -Kanal 7 verwendet wurde. Dieses Signal wurde irgendwo außerhalb der Radio -Quietzone und dem Reflexion des Flugzeugs ausgestrahlt.
Das Erkennen der Quelle des RFI öffnet die Tür zu der modellierten Störung, damit sein Muster erkannt und letztendlich herausgefiltert werden kann, wodurch die Daten für Astronomen verwendet werden können.
“Dies ist ein wesentlicher Schritt, um die von Menschen hergestellten Interferenzen von den Daten zu subtrahieren”, sagte Pober. “Indem Astronomen nur die Interferenzquellen identifizieren und entfernen, können sie mehr Beobachtungen bewahren, den frustrierenden Datenverlust verringern und die Chancen auf wichtige Entdeckungen erhöhen.”
Die Quelle des RFI zu einem vorbeifahrenden Flugzeug zu verfolgen, war jedoch nur der erste Schritt. Der nächste Schritt besteht darin, zu erfahren, wie Sie ähnliche Signale aus den astronomischen Daten entfernen können. Danach ist es das Ziel, die Technik zu erweitern, um nicht nur Fernsehsignale zu identifizieren und zu entfernen, die von Flugzeugen abprallen, sondern auch Signale aus Satelliten -Overhead zu entfernen. Angesichts der großen Anzahl von Satelliten ist das jedoch eine viel kräftigere Aufgabe.
Nach Ansicht von Pober ist es jedoch eine Aufgabensignalverfeinerung von wesentlicher Bedeutung, wenn die Radioastronomie überleben soll.
“Wir haben keine andere Wahl, als in bessere Datenanalysetechniken zu investieren, um Interferenzen für Menschen erzeugte zu identifizieren und zu entfernen”, sagte er.
Die Analyse von Pober und Ducharme, wie sie das streunende Fernsehsignal zurück zum Flugzeug verfolgten, wurde am 12. Februar in einem Papier in den Journal Publications der Astronomical Society of Australia veröffentlicht.
